Thermal testing of corundum ceramics: pulse heating and optimized data processing algorithms

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A review of the types of defects in the production of corundum ceramic tiles and traditional methods of integrity testing of products made of this material is carried out. The integrity of tiles containing artificial defects was investigated by the method of active thermal testing using pulsed optical heating. A scheme of two-way thermal testing with software processing of the initial thermograms using the Parker method is applied. It has been established that the best results in detecting internal defects in ceramic tiles with a thickness of 10 mm during thermal stimulation using xenon lamps are obtained by the method of two-way thermal testing with the construction of thermal conductivity maps.

Full Text

Restricted Access

About the authors

S. E. Chernykh

Mikheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: suo@mail.ru
Russian Federation, 620108 Yekaterinburg, Sof’i Kovalevskoy st., 18

V. P. Vavilov

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: vavilov@tpu.ru
Russian Federation, 634028 Tomsk, Savinykh St., 7

V. N. Kostin

Mikheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: kostin@imp.uran.ru
Russian Federation, 620108 Yekaterinburg, Sof’i Kovalevskoy st., 18

Yu. I. Komolikov

Mikheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: yikom@yandex.ru
Russian Federation, 620108 Yekaterinburg, Sof’i Kovalevskoy st., 18

D. Y. Kladov

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: dyk10@tpu.ru
Russian Federation, 634028 Tomsk, Savinykh St., 7

References

  1. Andrianov N.T., Balkevich V.L., Beliakov A.V., Vlasov A.S., Guzman I.Ia., Lukin E.S., Mosin Iu.M., Skidan B.S. Khimicheskaia tekhnologiia keramiki: ucheb. posobie dlia vuzov (Chemical technology of ceramics: a textbook for universities) / Prof. I.Ia. Guzmana, Ed. Moscow: OOO RIF «Stroimaterialy», 2012. 496 р. (In Russian).
  2. Gur’eva V.A. Proektirovanie proizvodstva izdelii stroitel’noi keramiki: uchebnoe posobie (Designing the production of building ceramics: a textbook). Orenburg: OGU, 2013. 179 p. (In Russian).
  3. Timokhova M.I. Prichiny vozniknoveniia braka v tekhnicheskoi keramike pri pressovanii na press-avtomate (The causes of defects in technical ceramics during pressing on a press machine) // Steklo i keramika. 2004. V. 77. No. 2. P. 19—25 (in Russian).
  4. Kingery W.D., Vandiver P.B. Сeramic Masterpieces. Art, Structure and Technology. New-York; London: Free Press, 1986. 339 p.
  5. Gorlov, M.I., Emel’ianov V.A., Anufriev D.L. Tekhnologicheskie otbrakovochnye i diagnosticheskie ispytaniia poluprovodnikovykh izdelii (Technological rejection and diagnostic tests of semiconductor products). Minsk: Bel. nauka, 2006. 367 p. (In Russian).
  6. Karimi M.H., Asemani D. Surface defect detection in tiling Industries using digital image processing methods:Analysis and evaluation // ISA Transactions. 2014. V. 53. P. 834—844.
  7. Zhike Z. Review of non-destructive testing methods for defect detection of ceramics // Ceramics International. 2021. V. 47. No. 4. P. 4389—4397.
  8. Kliuev V.V., Sosnin F.R. Teoriia i praktika radiatsionnogo kontrolia: Uchebn. posobie dlia studentov vuzov (Theory and practice of radiation testing: Textbook for university students). Moscow: Mashinostroenie, 1998. 170 p. (In Russian).
  9. Rumiantsev S.V., Shtan’ A.S., Gol’tsev V.A. Spravochnik po radiatsionnym metodam nerazrushaiushchego kontrolia (Handbook of radiation non-destructive testing methods). Moscow: Energoizdat, 1982. 240 p. (In Russian).
  10. Griffith A.A. The phenomena of rupture and flow in solids // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A. 1921. V. 221. No. 2. P. 163—198 / The mechanics of destruction. A course of lectures.), SPb.: Professiia, 2012. Prilozhenie 1. P. 435—461 (in Russian).
  11. Bakharev V.P., Vereshchaka A.S., Iakovchik E.V. Obespechenie kachestva poverkhnosti i proizvoditel’nosti obrabotki izdelii iz keramicheskikh materialov na operatsiiakh dovodki fiksirovannym abrazivom (Ensuring the surface quality and processing performance of ceramic products during finishing operations with a fixed abrasive) // Vestnik MGTU «STANKIN». 2011. No 2. P. 56—60 (in Russian).
  12. Hocenski Ž., Keser T. Failure Detection and Isolation in Ceramic Tile Edges Based on Contour Descriptor Analysis / 15th Mediterranean Conference on Control & Automation, Athens, 2007. 6 p. doi: 10.1109/MED.2007.4433713
  13. Chernykh S.E., Vavilov V.P., Kostin V.N., Komolikov Iu.I., Kladov D.Iu. Teplovoi kontrol’ korundovoi keramiki: klassicheskie metodiki pri opticheskom nagreve (Thermal testing of corundum ceramics: classical techniques for optical heating) // Defectoskopiya. 2024. No. 7. P. 42—52 (in Russian).
  14. Vavilov V.P. Infrakrasnaia termografiia i teplovoi kontrol’ (Infrared thermography and thermal control) (2-e izdanie). Moscow: ID «Spektr», 2013. 545 p. (In Russian).
  15. Vavilov V.P. Teplovoi nerazrushaiushchii kontrol’: razvitie traditsionnykh napravlenii i novye tendentsii (obzor). (Thermal non-destructive testing: the development of traditional directions and new trends (review)) // Defectoskopiya. 2023. No. 6. P. 38—58 (in Russian).
  16. D.’Accardi E., Palumbo D., Errico V., Fusco A., Angelastro A., Galietti U. Analysing the Probability of Detection of Shallow Spherical Defects by Means of Pulsed Thermography // J. Nondestruct Eval. 2023. V. 42. No. 27.
  17. Parker W.J., Jenkins R.J., Butler C.P., Abbot G.L. Flash method of determining thermal diffusivity, heat capacity and thermal conductivity // J. Appl. Physics. 1961. V. 32. No. 9. P. 1679—1684.
  18. Vavilov V.P., Torgunakov V.G., Nesteruk D.A., Marinetti S., Bizon P., Grintsato E. Opredelenie teplofizicheskikh kharakteristik materialov metodom IK termografii (Determination of thermophysical characteristics of materials by IR thermography) // Izvestiia Tomskogo politekhnicheskogo universiteta [Izvestiia TPU]. 2006. V. 309. No 2. P. 130—134 (in Russian).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Figure 1. Photograph of samples with defect signatures.

Download (367KB)
3. Figure 2. Schematic of the two-way TC.

Download (300KB)
4. Figure 3. Initial thermogram and temperature profile in time, as well as diffusivity map during bilateral TC of defect-free specimen 5.

Download (1MB)
5. Figure 4. Heating curve - graph of the dependence of the sample back surface temperature on time in the determination of thermal diffusivity by the Parker method (GOST R 57943-2017).

Download (122KB)
6. Figure 5. Initial thermogram and temperature profile in time, as well as diffusivity map during bilateral TC of defect-free specimen 6.

Download (1MB)
7. Figure 6. Initial thermogram and temperature profile in time, as well as diffusivity map during bilateral TC of defective specimen 1.

Download (1MB)
8. Figure 7. Initial thermogram and temperature profile in time, as well as diffusivity map during bilateral TC of defective specimen 2.

Download (1MB)
9. Figure 8. Initial thermogram and temperature profile in time, as well as diffusivity map during bilateral TC of defective specimen 3.

Download (1MB)
10. Figure 9. Initial thermogram and temperature profile in time, as well as diffusivity map during bilateral TC of defective specimen 4.

Download (1MB)

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».